宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗(àn)物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力(lì)！

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